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1、计算机 基础知 识 什么是计算机？什么是计算机？ 1-1 计算机 基础知 识 1.1 1.1 计算机概述计算机概述 一、什么是计算机 计算机是一种能对各种信息进行存储和 高速处理的工具或电子机器。 对上述定义要强调两点： 计算机不仅是一个计算工具，而且还 是一个信息处理机。 计算机不同于其它任何机器，它能存 储程序，并按程序的引导自动存取和处理数 据，输出人们所期望的信息。 1-2 计算机 基础知 识 1.1 1.1 计算机概述计算机概述 二、计算机的发展史 1.电子计算机的诞生 1946年2月,美国宾夕法尼亚大学物理学 家莫克利和工程师埃克特为首的数十人共同 开发了世界上第一台通用数字电子计
2、算机 (ENIAC)。 1-3 计算机 基础知 识 1.1 1.1 计算机概述计算机概述 Electronic Numerical Integrator And Calculator 简称ENIAC，译为电子数字积分机和计算机 1-4 电子管:18000 只 电阻:70000个 电容:10000只 继电器:1500个 耗电:140kW/h 占地:170m2 重量:30吨 速度:5000次/ 秒 计算机 基础知 识 1.1 1.1 计算机概述计算机概述 1-5 ENIAC的主要任务是分析炮弹轨迹。 当ENIAC公开展出时，一条炮弹的轨道用20s 就能算出来，比炮弹本身的飞行速度还快。 1949：
3、EDSAC(英国剑桥大学) 1951：EDVAC(美国宾夕法尼亚大 学) 计算机 基础知 识 1.1 1.1 计算机概述计算机概述 2.计算机的发展阶段 代别 第一代 1946-1958 第二代 1959-1964 第三代 1965-1970 第四代 1971-现在 电子器件电子管晶体管集成电路 大规模和超大 规模集成电路 存储器 水银延迟线 磁鼓、磁芯 磁芯、磁鼓 磁盘、磁带 半导体存储器 磁盘、磁带 半导体存储器 磁盘、光盘 运算速度5000-几万 几十万-百万 百万-几百万几百万-几亿 处理方式机器语言 汇编语言 算法语言 操作系统 实时处理 分时处理 网络操作系统 应用领域科学计算数据
4、处理实时控制各行各业 典型机种 ENIAC EDVAC IBM 7090 CDC 6600 IBM 360 PDP-II VAX-II IBM PC/Apple 1-6 计算机 基础知 识 1.1 1.1 计算机概述计算机概述 第五代计算机第五代计算机( (新一代计算机新一代计算机) ) 创新：基本元器件 生物计算 机 采用生物工程技术产生的蛋白质分子制成生物 芯片，其运算过程是蛋白质分子与周围物理化 学介质的相互作用过程。 量子计算 机 采用一种链状分子聚合物的特性来表示开与关 的状态，利用激光脉冲来改变分子的状态，使 信息沿着聚合物移动，从而进行运算。 光计算机 采用光学技术，由光器件构成
5、的计算机。在光 器件方面研制的基本部件有：用于进行图像处 理的快速傅立叶变换部件，用于进行信息处理 的光乘法、加法运算器。 1-7 计算机 基础知 识 1.1 1.1 计算机概述计算机概述 3.计算机的发展趋势 巨型化 (功能巨型 化) 巨型化是指具有高速运算、大存储容量和 功能强大的计算机系统，如：ILLIAC-IV、 银河机、深超-21C(1.5万亿次/秒)。 微型化 (体积微型 化) 微型化包括台式微型机、笔记本电脑、掌 上电脑。摩尔定律：集成电路翻一番/18 个月 网络化 (资源网络 化) 网络化是指利用通信技术和计算机技术， 把分散在不同地点的计算机互连起来，按 照网络协议相互通信，
6、以达到所有用户都 可共享数据、软硬件资源的目的。如： Internet。 智能化 (处理智能 化) 智能化就是要求计算机能模拟人的感觉和 思维能力，如：专家系统和机器人。 1-8 计算机 基础知 识 1.1 1.1 计算机概述计算机概述 三、计算机的分类 1.按计算机用途分类 通用计算机：为了能够解决各种问题， 具有较强的通用性而设计的计算机。 它具有一定的运算速度和存储容量，带 有通用的外设，配备各种系统软件和应用软 件。 专用计算机：为了解决一个或一类特定 问题而专门设计的计算机。 其软硬件的配置依据解决问题的需要而 定。 1-9 计算机 基础知 识 1.1 1.1 计算机概述计算机概述
7、2.按处理对象分类 数字式电子计算机：处理非连续变化的 数据，这些数据在时间上是离散的。 其基本运算部件是数字逻辑电路。 模拟式电子计算机：处理连续变化的数 据，这些数据在时间上是连续的。 其基本运算部件是由运算放大器构成的 微分器、积分器和通用函数运算器等组成。 混合式电子计算机：可处理数字量和模 拟量 1-10 计算机 基础知 识 1.1 1.1 计算机概述计算机概述 3.按规模和处理能力分类(IEEE) 巨型机：超级计算机,功能最强,价格最 贵。 小巨型机：与巨型机相比，价格大幅降 低。 大型机：主机，具有很强的管理和处理 数据的能力，在大企业、银行等单位使用。 小型机：中小企业，VAX
8、-II, DJS-2000 。 工作站：高档微机，具有很强的图形处 理能力，应用于计算机辅助设计，Sun工作站 。 个人计算机：IBM PC，Apple 1-11 计算机 基础知 识 1.1 1.1 计算机概述计算机概述 四、计算机的特点 1.运算速度快：每秒数万亿次，气象预 报 2.计算精度高：理论上不受限制，圆周 率 3.存储能力强：中等规模图书馆 4.具有逻辑判断能力：算术运算 逻辑运算 判断或比较 5.具有自动执行能力：无需人工干预 1-12 计算机 基础知 识 1.1 1.1 计算机概述计算机概述 五、计算机的应用领域 1.科学计算或数值计算 利用计算机来完成科学研究和工程技术 中提
9、出的数学问题的计算。 实际问题数学模型计算量大。 2.数据处理或信息处理 指对数据进行收集、存储、整理、分类 、统计、加工、检索和传播等一系列活动的 统称。 信息时代海量数据的管理和有效利用。 1-13 计算机 基础知 识 1.1 1.1 计算机概述计算机概述 3.过程控制或实时控制 利用计算机及时采集检测数据，按最优 值迅速地对控制对象进行自动调节或自动控 制。 无人自动化工厂。 4.计算机辅助技术 计算机辅助设计：CAD 计算机辅助制造：CAM 计算机集成制造系统-CIMS 计算机辅助教学：CAI 1-14 计算机 基础知 识 1.1 1.1 计算机概述计算机概述 5.人工智能 利用计算机
10、模拟或部分模拟人的智能活 动，如感知、判断、理解、学习、图像识别 等。 实用技术：智能机器人、专家系统 6.通信网络 Internet网上银行、网上订票 网上教学、网上医疗 网上税收、网上出版 1-15 计算机 基础知 识 1.2 1.2 计算机运算基础计算机运算基础 一、数制及其转换 1.什么是数制 数制是用一组固定的数码和一套统一的 规则来表示数目的方法。 非进位记数制非进位记数制：表示数值大小的数码与 它在数中的位置无关。典型的非进位记数制 是罗马数字，例如罗马数字中 :, 进位记数制进位记数制：表示数值大小的数码与它 在数中的位置有关。例如，十进制数 123.45 1-16 计算机 基
11、础知 识 1.2 1.2 计算机运算基础计算机运算基础 进位计数制的要素进位计数制的要素： 数位：是指数码在一个数中所处的位置。 基数：指各种进位记数制中允许选用基本 数码的个数。例如十进制的数码有： 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9基数是10 位权：每个数码所表示的数值等于该数码 乘以一个与数码所在位置相关的常数，这个 常数叫做权值。例如： 123.41102+2101+3100 +410-1 1-17 计算机 基础知 识 1.2 1.2 计算机运算基础计算机运算基础 2.几种进位记数制 1-18 几种进位计数制的对应关系 计算机 基础知 识 1.2 1.2 计算机运算基础计算机运算基
12、础 十进制二进制八进制十六进制 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 0 1 2 3 4 5 6 7 10 11 12 13 14 15 16 17 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 1-19 几种进制数之间的对应关系 计算机 基础知 识 1.2 1.2 计算机运算基础计算机运算基础 3.不同进制数的相互转换 二进制数与十进制数的互换 人十进制，计算机二进制 二进制数转
13、换成十进制数 按权展开，然后求和，就可把二进制数 转换成十进制数。例如： (101.1)21*22+0*21+1*20+1*2-1 ( ? )10 1-20 计算机 基础知 识 1.2 1.2 计算机运算基础计算机运算基础 十进制数转换成二进制数 十进制数有整数和小数两部分。 在转换时，整数部分采用除除2 2取余法取余法 小数部分采用乘乘2 2取整法取整法 然后通过小数点将转换后的二进制数连 接起来即可。例如： (105.625)10=(?)2 1-21 计算机 基础知 识 1.2 1.2 计算机运算基础计算机运算基础 二进制数与八进制数的互换 二进制数转换成八进制数 三位并一位三位并一位：以
14、小数点为基准，整数部分 从右到左，小数部分从左到右，每三位一组， 不足三位添0补足,然后把每组的三位二进制数 按权展开后相加，得到相应的一位八进制数码 ，再按权的顺序连接即得相应的八进制数。 例如：(1011100.00101011)2=(?)8 (001,011,100.001,010,110)2=(134.126)8 1 3 4 . 1 2 6 1-22 计算机 基础知 识 1.2 1.2 计算机运算基础计算机运算基础 八进制数转换成二进制数 一位拆三位一位拆三位：将每一位八进制数写成对 应的三位二进制数，然后按权连接即可。 例如： (123.67)8=(?)2 1 2 3 . 6 7 (
15、八进制) 001,010,011.110111 (二进制) (123.67)8=(1010011.110111)2 1-23 计算机 基础知 识 1.2 1.2 计算机运算基础计算机运算基础 二进制数与十六进制数的互换 二进制数转换成十六进制数 四位并一位四位并一位：以小数点为基准，整数部 分从右到左，小数部分从左到右，每四位一 组，不足四位添0补足,然后把每组的四位二 进制数按权展开后相加，得到相应的一位十 六进制数码，再按权的顺序连接即得相应的 十六进制数。 例如：(1011110.00011)2=(?)16 (0101,1110.0001,1000)2=(5E.18)16 5 E . 1
16、 8 1-24 计算机 基础知 识 1.2 1.2 计算机运算基础计算机运算基础 十六进制数转换成二进制数 一位拆四位一位拆四位：把一位十六进制数写成对 应的四位二进制数，然后按权连接即可。 例如：(123.EF)16=(?)2 1 2 3 . E F (十六进制) 0001,0010,0011.1110,1111 (二进制) (123.EF)16=(100100011.11101111) 十进制数:512D或512 二进制数:1011B 八进制数:127Q 十六进制数:A8H 1-25 计算机 基础知 识 1.2 1.2 计算机运算基础计算机运算基础 4.计算机为什么采用二进制 电路简单：计算机是由逻辑电路组成， 而逻辑电路通常只有两个状态。 可靠性高：两个状态表示的二进制两个 数码，数字传输和处理不容易出错。 运算简单：二进制运算法则简单。 逻辑性强：计算机工作原理是建立在逻 辑运算基础上的，逻辑代数是逻辑运算的理 论依据。 1-26 计算机 基础知 识 计算机二进制数可以表示连
